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技術 気候適応舗装方法

出願人 日本製鉄株式会社
発明者 山越陽介
出願日 2018年9月10日 (2年3ヶ月経過) 出願番号 2018-168739
公開日 2020年3月19日 (9ヶ月経過) 公開番号 2020-041318
状態 未査定
技術分野 道路の舗装構造
主要キーワード 施工者側 日平均気温 資材調達 施工時期 気候変動 養生日数 平均気温 舗装施工
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年3月19日)のものです。
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課題

気候や、気候の変動に影響される舗装材養生水和反応)を、熱エネルギーの観点から定量的に把握し、施工時期及び/又は施工期間に係る制約を解消する舗装方法を提供する。

解決手段

路面に敷き均した舗装材を養生し、路面強度を確保する舗装方法において、養生指標xと舗装材の圧縮強度y(N/mm2)の相関を予め求めておき、相関に基づいて、路面強度として必要な圧縮強度y(N/mm2)を確保する養生指標xを求め、求めた養生指標xを満たす日数以上、舗装材を養生することを特徴とする気候適応舗装方法。

概要

背景

従来から、例えば、一般歩道遊歩道駐車場農道林道、管理道等の路面を、簡易的に舗装する舗装材として、高炉水砕スラグ製鋼スラグからなる舗装材が使用されている(例えば、特許文献1〜5、参照)。

舗装施工は、舗装材を路面に敷き均して、散水し、転圧後、所要の強度が発現するまで養生するが、養生で生起する水和反応(CaO−Al2O3−SiO2−nH2O系水和物が生成して、舗装材が固結する反応)は、気温が低い(例えば、4℃以下)と進行しないので、施工時期は、通常、冬季、例えば、11月〜3月は避けている。

また、気候変動により、突発的に寒波襲来すると、舗装材の養生(水和反応)は、予定通り進行せず、工期遅れに繋がるので、施工時期の気象には十分に注意払う必要がある。

このように、高炉水砕スラグと製鋼スラグからなる舗装材を用いて路面を舗装する場合、施工者側資材調達や、施工時期及び/又は施工期間の選択は、気候や、気候の変動(気象情報)に制約されるので、気象情報を考慮しつつ、経験的に行っているのが実情である。

概要

気候や、気候の変動に影響される舗装材の養生(水和反応)を、熱エネルギーの観点から定量的に把握し、施工時期及び/又は施工期間に係る制約を解消する舗装方法を提供する。路面に敷き均した舗装材を養生し、路面強度を確保する舗装方法において、養生指標xと舗装材の圧縮強度y(N/mm2)の相関を予め求めておき、相関に基づいて、路面強度として必要な圧縮強度y(N/mm2)を確保する養生指標xを求め、求めた養生指標xを満たす日数以上、舗装材を養生することを特徴とする気候適応舗装方法。

目的

本発明は、高炉水砕スラグと製鋼スラグからなる舗装材で路面を舗装する際の制約に鑑み、気候や、気候の変動に影響される舗装材の養生(水和反応)を、熱エネルギーの観点から定量的に把握し、施工時期及び/又は施工期間に係る制約を解消することを課題とし、該課題を解決する舗装方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

路面に敷き均し舗装材養生し、路面強度を確保する舗装方法において、(i)下記式(1)で定義する養生指標xと舗装材の圧縮強度y(N/mm2)の相関を予め求めておき、(ii-1)上記相関に基づいて、路面強度として必要な圧縮強度y(N/mm2)を確保する養生指標xを求め、(ii-2)求めた養生指標xを満たす日数以上、舗装材を養生することを特徴とする気候適応舗装方法。養生指標x=Σ(σi+10)・・・(1)σi:養生開始からi日目の日平均気温(℃)

請求項2

前記相関が下記式(2)で規定される相関であることを特徴とする請求項1に記載の気候適応舗装方法。y=a・ln(x)−b・・・(2)x:養生指標a、b:係数

請求項3

前記係数aが、0.25≦a≦0.33、前記係数bが、0.35≦b≦0.50であることを特徴とする請求項2に記載の気候適応舗装方法。

請求項4

前記路面に敷き均した舗装材にシートを被せて養生することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の気候適応舗装方法。

請求項5

前記舗装材が、高炉水砕スラグ:5〜35%質量、及び、製鋼スラグ:残部からなり、適宜、結合材を含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の気候適応舗装方法。

技術分野

0001

本発明は、低温気候条件でも実施可能な舗装方法に関する。

背景技術

0002

従来から、例えば、一般歩道遊歩道駐車場農道林道、管理道等の路面を、簡易的に舗装する舗装材として、高炉水砕スラグ製鋼スラグからなる舗装材が使用されている(例えば、特許文献1〜5、参照)。

0003

舗装施工は、舗装材を路面に敷き均して、散水し、転圧後、所要の強度が発現するまで養生するが、養生で生起する水和反応(CaO−Al2O3−SiO2−nH2O系水和物が生成して、舗装材が固結する反応)は、気温が低い(例えば、4℃以下)と進行しないので、施工時期は、通常、冬季、例えば、11月〜3月は避けている。

0004

また、気候変動により、突発的に寒波襲来すると、舗装材の養生(水和反応)は、予定通り進行せず、工期遅れに繋がるので、施工時期の気象には十分に注意払う必要がある。

0005

このように、高炉水砕スラグと製鋼スラグからなる舗装材を用いて路面を舗装する場合、施工者側資材調達や、施工時期及び/又は施工期間の選択は、気候や、気候の変動(気象情報)に制約されるので、気象情報を考慮しつつ、経験的に行っているのが実情である。

先行技術

0006

特開平01−207501号公報
特開2012−052408号公報
特開2016−000918号公報
特開2017−061815号公報
特開2017−137624号公報

発明が解決しようとする課題

0007

そこで、本発明は、高炉水砕スラグと製鋼スラグからなる舗装材で路面を舗装する際の制約に鑑み、気候や、気候の変動に影響される舗装材の養生(水和反応)を、熱エネルギーの観点から定量的に把握し、施工時期及び/又は施工期間に係る制約を解消することを課題とし、該課題を解決する舗装方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明者らは、上記課題を解決する手法について鋭意検討した。舗装材の養生において、水和反応を推進するには熱エネルギーが必要であるが、本発明者らは、この熱エネルギーを、単位時間当りの熱エネルギーではなく、熱エネルギーを与える時間を考慮した累積熱エネルギーで評価すれば、低温下でも、水和反応の推進に必要な熱エネルギーを適確に評価できるのではないかと発想した。

0009

そして、本発明者らは、上記発想のもとで、上記累積熱エネルギーを評価する指標として養生指標(後述する)を導入し、養生指標と、水和反応による舗装材の固化度(圧縮強度)との相関を検証した。

0010

その結果、養生指標と上記固化度(圧縮強度)の間には相関があり、該相関に基づいて求まる養生指標を満たす日数以上、舗装材を養生すれば、気候や、気候の変動に影響されないで、所要の路面強度を確保できることが判明した。

0011

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。

0012

(1)路面に敷き均した舗装材を養生し、路面強度を確保する舗装方法において、
(i)下記式(1)で定義する養生指標xと舗装材の圧縮強度y(N/mm2)の相関を予め求めておき、
(ii-1)上記相関に基づいて、路面強度として必要な圧縮強度y(N/mm2)を確保する養生指標xを求め、
(ii-2)求めた養生指標xを満たす日数以上、舗装材を養生する
ことを特徴とする気候適応舗装方法。
養生指標x=Σ(σi+10) ・・・(1)
σi:養生開始からi日目の日平均気温(℃)

0013

(2)前記相関が下記式(2)で規定される相関であることを特徴とする前記(1)に記載の気候適応舗装方法。
y=a・ln(x)−b ・・・(2)
x:養生指標
a、b:係数

0014

(3)前記係数aが、0.25≦a≦0.33、前記係数bが、0.35≦b≦0.50であることを特徴とする前記(2)に記載の気候適応舗装方法。

0015

(4)前記路面に敷き均した舗装材にシートを被せて養生することを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれかに記載の気候適応舗装方法。

0016

(5)前記舗装材が、高炉水砕スラグ:5〜35%質量、及び、製鋼スラグ:残部からなり、適宜、結合材を含有することを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれかに記載の気候適応舗装方法。

発明の効果

0017

本発明によれば、高炉水砕スラグと製鋼スラグからなる舗装材で路面を舗装する際、気候や、気候の変動に影響される舗装材の養生日数を、水和反応を推進する熱エネルギーの観点から定量的に推測して、上記舗装材の施工時期及び/又は施工期間を、気候や、気候の変動に影響されずに設定することができる。

図面の簡単な説明

0018

養生指標と圧縮強度(N/mm2)の相関例を示す図である。

0019

本発明の気候適応舗装方法(以下「本発明舗装方法」ということがある。)は、路面に敷き均した舗装材を養生し、路面強度を確保する舗装方法において、
(i)下記式(1)で定義する養生指標xと舗装材の圧縮強度y(N/mm2)の相関を予め求めておき、
(ii-1)上記相関に基づいて、路面強度として必要な圧縮強度y(N/mm2)を確保する養生指標xを求め、
(ii-2)求めた養生指標xを満たす日数以上、舗装材を養生する
ことを特徴とする。
養生指標x=Σ(σi+10) ・・・(1)
σi:養生開始からi日目の日平均気温(℃)

0020

また、本発明舗装方法は、前記相関が下記式(2)で規定される相関であることを特徴とする。
y=a・ln(x)−b ・・・(2)
x:養生指標
a、b:係数

0021

また、本発明舗装方法は、前記係数aが、0.25≦a≦0.33、前記係数bが、0.35≦b≦0.50であることを特徴とする。

0022

また、本発明舗装方法は、前記路面に敷き均した舗装材にシートを被せて養生することを特徴とする。

0023

さらに、本発明舗装方法は、前記舗装材が、高炉水砕スラグ:5〜35%質量、及び、製鋼スラグ:残部からなり、適宜、結合材を含有することを特徴とする。

0024

以下、本発明舗装方法について説明する。

0025

(a)舗装材
舗装材は、所要の路面強度を確保するのに養生(水和反応)が必要な舗装材である。その点で、特に、特定組成の舗装材に限定されないが、高炉水砕スラグと製鋼スラグからなる舗装材が好ましい。より好ましくは、高炉水砕スラグ:5〜35質量%、及び、製鋼スラグ:残部からなる舗装材である。

0026

舗装材の粒径は、特に限定されないが、大きすぎると、水和反応が進行し難く、また、転圧しても、路面に凹凸が著しく残るので、高炉水砕スラグ、製鋼スラグとも40mm程度以下が好ましい。

0027

(b)養生指標x
本発明者らは、前述したように、水和反応を推進する熱エネルギーを、単位時間当りの熱エネルギーではなく、熱エネルギーを与える時間を考慮した累積熱エネルギーで評価すれば、低温下での水和反応の促進に必要な熱エネルギーを適確に把握できるとの発想し、下記式(1)で定義する養生指標xを導入した。この点が、本発明舗装方法の特徴の一つである。
養生指標x=Σ(σi+10) ・・・(1)
σi:養生開始からi日目の日平均気温(℃)

0028

養生指標xは、1日の平均気温σi(℃)に10℃を加算した(σi+10)を、養生期間の日数分積算したものである。1日の平均気温σi(℃)に10℃を加算する理由は、環境気温から−10℃までの環境熱エネルギーを、水和反応の推進に必要な熱エネルギーとして定量化するためである。

0029

即ち、養生指標xは、養生期間中、水和反応の完了のため、舗装材に付与する熱エネルギーの総量(累積量)を評価する指標であり、また、水和反応の進行状況を、舗装材に付与する熱エネルギーの観点から評価し得る指標である。

0030

(c)養生指標xと舗装材の圧縮強度y(N/mm2)の相関
本発明者らは、高炉水砕スラグ(20質量%程度)と製鋼スラグ(残部)からなる、粒径30mm以下の汎用の舗装材を用いて供試体を作製し、養生条件を変えて供試体を養生し、養生後の供試体の一軸圧縮強度(N/mm2)を測定して、上記相関を検証した。

0031

上記検証に用いた高炉水砕スラグと製鋼スラグの成分組成を表1に示す。

0032

0033

図1に、養生指標と圧縮強度(N/mm2)の相関を示す。なお、養生指標は、長期間に及ぶので、養生指標のx軸は対数で表示した。

0034

図1において、〇は、供試体を、20℃の室内で14日養生(内1日は水浸)した後の一軸圧縮強度を示す。■は、供試体を、4℃の室内で14日養生(内1日は水浸)した後の一軸圧縮強度を示し、□は、供試体を、4℃の室内で14日養生した後、さらに、20℃の室内で90日養生(内1日は水浸)した後の一軸圧縮強度を示す。

0035

▲は、供試体を、屋外で14日養生(内1日は水浸)した後の一軸圧縮強度を示し、△は、供試体を、屋外で14日養生した後、さらに、20℃の室内で90日養生(内1日は水浸)した後の一軸圧縮強度を示す。

0036

図1に示すように、対数表示の養生指標と圧縮強度(N/mm2)の間には、直線的な相関があることが解かる。この点が、本発明舗装方法の前提をなす基本思想である。

0037

図1に示す、養生指標と圧縮強度(N/mm2)の相関は、下記式(2')で示すことができる。
圧縮強度y(N/mm2)=0.285・ln(x)−0.425 ・・・(2')
x:養生指標

0038

本発明者らは、さらに、高炉水砕スラグと製鋼スラグの質量比と養生条件を変えて、養生指標と圧縮強度(N/mm2)の相関を検証した。その結果、上記式(2')の係数a:0.285、及び、係数b:0.425は変動するが、養生指標(対数)と圧縮強度(N/mm2)の相関は、上記式(2')を一般化した下記式(2)で規定できることが解かった。この点が、本発明舗装方法の特徴の一つである。
y=a・ln(x)−b ・・・(2)
a、b:係数
x:養生指標

0039

本発明者らの検証によれば、係数aは、0.25≦a≦0.33、係数bは、0.35≦b≦0.50である。

0040

(d)養生日数の推測
上記式(2)で規定される、養生指標(対数)と圧縮強度(N/mm2)の相関に基づいて、路面強度として必要な圧縮強度y0(N/mm2)を確保し得る養生指標x0を求めることができる。

0041

例えば、上記式(2')において、y0:1.20N/mm2とすれば、下記式(1)で定義される養生指標x0は300である(図1、参照)。即ち、路面強度において、1.20N/mm2以上の圧縮強度を確保しようとすれば、舗装材の養生は、散水後、養生指標xが300に達する日数以上行う必要がある。
養生指標x=Σ(σi+10) ・・・(1)
σi:養生開始からi日目の日平均気温(℃)

0042

また、養生途中、養生指標xとx0の比:x/x0で、養生の進捗程度を把握することができ、その後、気象情報を参考にして、養生完了に必要な養生日数を推測することができる。

0043

本発明舗装方法によれば、養生開始初期及び/又は中期に、路面に敷き均した舗装材が、例えば、水和反応が進行し難い4℃以下の低温に、数日間、曝されても、その後、所要の圧縮強度に達するまでの養生日数を推測することができるので、上記舗装材の施工時期及び/又は施工期間を、気候や、気候の変動に影響されずに設定することができる。

0044

本発明舗装方法において、路面に敷き均した舗装材にシートを被せて養生を行えば、舗装材が保温されて、外気温が4℃以下でも、本発明舗装方法で推測した養生日数未満で、所要の圧縮強度を得ることもできる。舗装材に被せるシートは、気密性のシートであればよく、特定の材質のシートに限定されないが、保温性や、取扱い易さの点で、樹脂製シートが好ましい。

0045

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

0046

(実施例1)
気温が4℃以下にもなる12月に、成分組成を表1に示す、粒径30mm以下の高炉水砕スラグ(20質量%)と製鋼スラグ(残部)からなる舗装材を林道に敷き均し散水し、転圧後、養生を開始した。予め求めた、養生指標と圧縮強度(N/mm2)の相関(上記式(2'))から、目標の圧縮強度1.20N/mm2に達する養生指標は300である(図1、参照)ので、散水・転圧後、養生指標が300に達するまで養生を行った。

0047

(実施例2)
気温が4℃以下にもなる12月に、成分組成を表1に示す、粒径30mm以下の高炉水砕スラグ(20質量%)と製鋼スラグ(残部)からなる舗装材を林道に敷き均し散水し、転圧後、養生を開始した。予め求めた、養生指標と圧縮強度(N/mm2)の相関(上記式(2'))から、目標の圧縮強度1.20N/mm2に達する養生指標は300であった。

0048

養生開始初期に、気候の変動で、気温4℃以下の日が数日続き、養生が進行し難い状態になったので、舗装材に樹脂製シートを被せ、舗装材を保温した。その結果、当初推測した養生日数で、目標の圧縮強度を得ることができた。

実施例

0049

本発明舗装方法によれば、目標とする圧縮強度を得るために必要な養生日数を、養生指標で推測できるので、舗装材の施工時期及び/又は施工期間を、気候や、気候の変動に影響されずに設定することができる。

0050

前述したように、本発明によれば、高炉水砕スラグと製鋼スラグからなる舗装材で路面を舗装する際、気候や、気候の変動に影響される舗装材の養生日数を、水和反応を推進する熱エネルギーの観点から定量的に把握して、上記舗装材の施工時期及び/又は施工期間を、気候や、気候の変動に影響されずに設定することができる。よって、本発明は、鉄鋼産業及び土木産業において利用可能性が高いものである。

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